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Umweltgeologische Aspekte zur Staubdeposition im Ballungsraum Wien

Abstract

Es gibt immer mehr umweltrelevante Themengebiete, die besonders für Mensch und Umwelt in Ballungsräumen von großer Bedeutung sind. Einer dieser Bereiche ist die Staubbelastung und hier im Besonderen die Feinstäube < 10-20 µm, die in den letzten Jahren immer mehr an wissenschaftlicher Bedeutung und öffentlicher Beachtung gewonnen haben. Der Focus liegt dabei auf den gesundheitsrelevanten Schwermetallanteilen in den anthropogen emittierten Feinstäuben. Diese Diplomarbeit widmet sich einer Bestandsaufnahme und Analyse von partikulären Staubimmissionen an vier Standorten mit unterschiedlicher Hintergrundcharakteristik in Wien 1997. Die Unterscheidung zwischen geogenen und anthropogenen Stäuben und die Zuordnung zu deren Emittenten waren von besonderem Interesse. Im Zeitraum Jänner bis Dezember 1997 wurden mit verschiedenen Methoden (Bergerhoff-Deposition, Gentsammler-Filter, Splittaufsammlung und Bodenproben) Proben genommen. Die chemische und mineralogische Zusammensetzung der Fraktion <20 µm (Deposition, Splitt, Boden) und <10 µm (Filter) wurde mittels Röntgendiffraktometrie (RDA) und Totalreflexion-Röntgenfluoreszenzanalyse (TR-RFA) untersucht. Um die Reflexanalyse- und Auswertung der RDA Aufnahmen zu verbessern, wurden aufgrund der teils sehr geringen Probenmengen Silizium-Einkristallprobenträger verwendet, die sich bei idealer Ausrichtung und Null-Rotation durch einen schwachen Untergrund auszeichnen. Mittels Glühverlust wurden die organischen Anteile der Staubproben bestimmt. Die Ergebnisse der mittleren, quantitativen Feinstaubdeposition (Steinfelder, 114 mg/m²/Tag; Rinnböck-Str., 99 mg/m²/Tag; Lobau, 78 mg/m²/Tag; Hohen Warte, 36 mg/m²/Tag) bestätigen die unterschiedlichen Standortbelastungen. Bei der Herkunft und jahreszeitlichen Schwankung zeigten sich im Winter hohe Calcit-Werte aufgrund der Splittstreuung, mehr Gips durch erhöhtes SO2 (Hausbrand) und ebenfalls saisonale Schwankungen bei Anteilen von Quarz, Feldspäten, Tonmineralien und organischem Material (Abwehungen der landwirtschaftlichen Tätigkeit und höherer biologischer Aktivität). Die Bodenproben bestätigen, mit 60% Quarz an der Hohen Warte und 45% Cc An den Steinfeldern, grundsätzlich den geogenen Untergrund. Die Unterschiede der Umgebungscharakteristik der einzelnen Standorte konnte mit dem modifizierten Glühverlust (Lobau 60%, Steinfelder 35%) aufgezeigt werden. Mit der TR-RFA wurden 7 vorwiegend anthropogen emittierende Spurenelemente (Sb, Cd, Zn, Pb, As, Cu und Sr) nachgewiesen und konnten teilweise auch den Emittenten zugeordnet werden.There are more and more environmental topics which are of great importance to people and environment. One of these areas is dust incrimination, especially particle matter < 10-20 µm, whose scientific importance and public attention has risen in the past few years. The focus lies on health relevant shares of heavy metal in anthropogenically emitted dust particles. This thesis concentrates on the inventory and analysis of particulate dust emissions at four different sites with different backgrounds in Vienna in 1997.The difference between geogenic and anthropogenic fine dusts and correlation to the respective source was of particular interest. Between January 1997 and December 1997 samples were taken with different methods (Bergerhoff deposition, filter pump, collection of grit and samples of soil). The chemical and mineralogical constitution of fraction < 20 µm (deposition, grit, soil) and < 10 µm (filter) was analyzed with X-ray diffractometry (RDA) and total reflect X-ray fluorescent analysis (TR-RFA). Due to the very small amounts of samples silicium monochrystal carriers were used to improve the peak analysis and evaluation of RDA graphs. In case of ideal positioning and zero rotation these are characterized by weak background. The organic parts of the samples of fine dust were determined by annealing loss. The results of the average quantitative deposition of particle mass (Steinfelder, 114 mg/m²/Tag; Rinnböck-Str., 99 mg/m²/Tag; Lobau, 78 mg/m²/Tag; Hohen Warte, 36 mg/m²/Tag) confirm the various impacts on the sites. Origin and seasonal variations showed high concentrations of calcite due to distribution of grit, more gypsum because of increased SO² (house fire) and also seasonal fluctuations on parts of quartz, feldspar, clay minerals and organic material (drifts because of agricultural and biological activity). The samples of soil, that is 60 % of Quartz at the Hohen Warte and 45 % Cc at the Steinfelder basically confirm the geological background. The modified annealing loss (Lobau 60%, Steinfelder 35%) shows the different characteristics of the individual locations. By TR-RFA 7 mainly anthropogenously emitted trace elements (Sb, Cd, Zn, Pb, As, Cu und Sr) could be confirmed and partially attributed to the sources

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